2024上半年外泌體領(lǐng)域NanoFCM納米流式檢測應(yīng)用文獻精選

據(jù)Science Direct數(shù)據(jù)庫檢索顯示，2024年上半年外泌體領(lǐng)域發(fā)文數(shù)量突破10000篇。NanoFCM作為一款針對生物納米顆粒的多參數(shù)定量表征利器，見證并緊跟外泌體領(lǐng)域的發(fā)展步伐，相關(guān)文章發(fā)表數(shù)量呈現(xiàn)逐年遞增趨勢，僅今年上半年已助力客戶發(fā)表文章數(shù)量超100篇。

本期小編為大家精選了四篇文章，其中包含兩篇重量級的Nature大子刊文章，研究內(nèi)容覆蓋了多能干細胞外泌體標志物篩選、基于多功能納米粒子的疾病篩查、基于外泌體的疾病治療以及外泌體在阻斷病毒感染的機制研究。在這些研究中，NanoFCM主要幫助研究者在單囊泡水平實現(xiàn)了外泌體或者人工合成納米粒子的特征標志物的多參數(shù)定量分析，從而實現(xiàn)外泌體樣本的質(zhì)量控制，為下游應(yīng)用保駕護航。

01 多能干細胞來源小細胞外囊泡特異性標志物

關(guān)鍵詞：
多能干細胞，單粒子分辨率，小細胞外囊泡，特異性標志物

研究摘要：
多能干細胞(pluripotent stem cells, PSC)來源的小細胞外囊泡 (small extracellular vesicles, sEVs)作為一種潛在的再生醫(yī)學療法，在多種與衰老相關(guān)的退行性疾病中表現(xiàn)出巨大的臨床轉(zhuǎn)化潛力。針對PSC-sEVs的表征手段和質(zhì)量控制標準的缺乏嚴重阻礙了PSC-sEVs由基礎(chǔ)研究向工業(yè)化轉(zhuǎn)化的應(yīng)用。

在該研究中，作者首先通過蛋白質(zhì)譜在胚胎干細胞和誘導(dǎo)多能干細胞來源的sEVs中鑒定到5000多種蛋白質(zhì)。從中篩選出7種高度富集的蛋白，經(jīng)WB驗證后發(fā)現(xiàn)其中六種蛋白(PODXL、YB1、IFITM1、LIN28A、OCT4和Dnmt3A)屬于高豐度蛋白。作者進一步分析了這幾種蛋白在2種PSC-sEVs和7種非多能干細胞(3種普通細胞系及4種腫瘤細胞系)來源的小細胞外囊泡(nPSC-sEVs)中的表達情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)PODXL、LIN28A、OCT4和Dnmt3A僅在PSC-sEVs中呈現(xiàn)特異性表達，可作為特異性標志物。

隨后，作者采用NanoFCM在單顆粒水平對PODXL(上述4個蛋白中唯一的膜表面蛋白)和3種PSC特異性表面抗原SSEA4、Tra-1-60和Tra-1-81在PSC-sEVs上的表達進行分析。結(jié)果顯示，PSC-sEVs中PODXL(>50%)和SSEA4(>70%)的陽性率明顯高于nPSC-sEVs(<10%)，充分展示了PODXL和SSEA4可作為PSC-sEVs特異性強且靈敏度高的表面標志物。

詳見往期文章：JEV前沿 | 多能干細胞外泌體特異性標志物

02 新型多功能納米探針在流行性疾病篩查的應(yīng)用

關(guān)鍵詞：
納米探針，SynBioNFs，診斷，SARS-CoV-2病毒

研究摘要：
生物標志物的準確和早期檢測為疾病篩查和追蹤在分子層面提供了可行性，為及時治療來挽救生命提供了保障。其中，探針和生物標志物之間的多價相互作用以及材料表面上受控的探針取向是高靈敏檢測的關(guān)鍵。理想的功能納米探針應(yīng)具備高親和力、低生產(chǎn)成本、易于大規(guī)模制備和存儲等優(yōu)勢，這些在流行性疾病的快速篩查中顯得尤為重要。

該研究開發(fā)了一種基于生物工程化的多功能酵母納米片段的新發(fā)疾病篩查通用試劑，該試劑的核心組成為由納米級細胞壁片段組成的納米探針——合成生物納米片段(SynBioNFs)。SynBioNFs是通過基因編程酵母細胞的裂解產(chǎn)生的，該探針含有高親和力的靶標結(jié)合生物分子(target binder)和精確定向附著診斷平臺表面的分子手柄(surface binder)。SynBioNFs可應(yīng)用于多種診斷平臺（表面增強拉曼、熒光、電化學和肉眼可視化分析），并實現(xiàn)SARS-CoV-2病毒顆粒的捕獲和檢測，且檢測靈敏度與逆轉(zhuǎn)錄定量聚合酶鏈反應(yīng)(reverse-transcription quantitative polymerase chain reaction, RT-qPCR)相當。該方法具有快速、高特異性、高靈敏度以及通用性等優(yōu)勢，為新發(fā)疾病的快速診斷系統(tǒng)的開發(fā)提供了極大的便利。
 

03 外泌體促進糖尿病患者創(chuàng)面愈合機制

關(guān)鍵詞：
糖尿病傷口，缺氧外泌體，lncHAR1B ，KLF4，巨噬細胞

研究摘要：
糖尿病患者皮膚損傷后往往存在創(chuàng)面愈合時間長或難以愈合等問題，已成為臨床上亟待解決的難點和熱點。之前已有研究發(fā)現(xiàn)低氧處理的人臍靜脈內(nèi)皮細胞(hypoxic human umbilical vein endothelial cells, HUVEC)來源的外泌體可以促進糖尿病患者的皮膚創(chuàng)面愈合，但其具體作用機制尚不明晰。本研究對這一現(xiàn)象的底層生物過程進行了探討和挖掘，揭示了細胞在低氧條件下分泌的外泌體(hypoxic exosomes, HExos)對于糖尿病患者創(chuàng)面愈合的機制。作者首先通過轉(zhuǎn)錄組技術(shù)對比了細胞常氧條件下分泌的外泌體和HExos中RNA的表達差異。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在多種差異表達的lncRNA（包括64個上調(diào)的lncRNA和94個下調(diào)的lncRNA）中，與糖尿病創(chuàng)面愈合顯著相關(guān)的lncHAR1B 在HExos中顯著上調(diào)。隨后作者進一步發(fā)現(xiàn)HExos可導(dǎo)致受體細胞lncHAR1B表達的顯著升高，從而有效緩解高糖誘導(dǎo)的內(nèi)皮細胞功能障礙，并促進M1型巨噬細胞向M2型巨噬細胞的轉(zhuǎn)變，即lncHAR1B通過與轉(zhuǎn)錄因子BHLHE23結(jié)合，調(diào)控KLF4表達，從而影響了巨噬細胞的極化和炎癥反應(yīng)，這些均與糖尿病創(chuàng)面愈合密切有關(guān)。作者還進一步以水凝膠作為外泌體的緩釋載體，分別負載常氧外泌體和低氧外泌體，并發(fā)現(xiàn)低氧外泌體的水凝膠可有效促進創(chuàng)面愈合。

該研究不僅闡述HExos促進創(chuàng)面愈合機制，同時開發(fā)了一種實用的外泌體藥物遞送平臺，為糖尿病患者的創(chuàng)面愈合提供了一種新穎的治療策略。

04 體液細胞外囊泡阻斷病毒感染

關(guān)鍵詞：
EVs，磷脂酰絲氨酸，病毒，感染

研究摘要：
為何有些病毒不易人傳人？此前的研究中發(fā)現(xiàn)精液和唾液中的細胞外囊泡(extracellular vesicles, EVs)可競爭性地阻斷寨卡病毒(zika virus, ZIKV)與靶細胞的結(jié)合，從而抑制其在體內(nèi)和體外的感染，但其生物機制尚不清楚。

本研究基于脂質(zhì)組學和NanoFCM對不同體液來源的EVs的脂質(zhì)和表面的磷脂酰絲氨酸(phosphatidylserine, PS)的表達進行了定量分析，發(fā)現(xiàn)不同體液來源的EVs均有不同程度的PS暴露，且在精液、唾液和尿液中比例較高。進一步研究發(fā)現(xiàn)，EVs可通過其自身暴露的PS阻斷ZIKV在凋亡模擬侵染過程中與靶細胞表面的PS受體結(jié)合，從而干擾ZIKV對宿主細胞的附著和進入。且該現(xiàn)象具有廣譜性，登革熱病毒(DENV)、西尼羅河病毒(MNV)、基孔肯雅病毒(CHIKV)、埃博拉病毒(EBOV)和皰疹性口腔炎病毒(VSV)等感染均會受到體液中暴露PS的EVs不同程度的抑制。而利用其他的入侵受體的艾滋病病毒(HIV)、丙肝病毒(HCV)、新冠病毒(SARS-CoV-2)和皰疹病毒(HSV)的感染則不會受到該途徑的抑制。

該研究結(jié)果明確了體液中暴露PS的EVs阻斷病毒通過凋亡模擬途徑的感染機制，且這類EVs在唾液和精液中的含量尤其豐富，可有效抑制這類病毒在基于口腔和性傳播的感染。該研究為凋亡模擬病毒在人與人之間直接傳播的低發(fā)生率提供了有效的理論支撐，同時為新型抗病毒藥物的開發(fā)提供了新的思路和理論基礎(chǔ)。

詳見往期文章：Nature Microbiology | 體液細胞外囊泡阻斷病毒感染

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